[发明专利]一种石墨烯制备剪切研磨系统

说明书

【技术领域】

本发明属于碳材料技术领域，具体是涉及一种石墨烯制备剪切研磨系统。

【背景技术】

石墨烯由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，其理论比表面积高达2630m2/g，可用于效应晶体管、电极材料、复合材料、液晶显示材料、传感器等。

石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法、高温裂解法、插层剥离法、液相剥离法等，其中氧化还原法是国内研究制备石墨烯的主要方法，国外以化学气相沉积法为主要研究方向。石墨烯的几种主要制备方法中，氧化还原法具有高效、低成本的优势，可以大量制备石墨烯的衍生物，但该方法制备过程中，使用大量的强氧化剂和还原剂造成环境污染，且对石墨烯的晶体结构造成破坏，形成缺陷，影响石墨烯的综合性能；化学气相沉积法的主要优势是制备大面积的石墨烯，但其成本昂贵、工艺复杂、投资巨大，目前还不能实现规模化生产；相比之下，机械剥离法是一种绿色、高效的制备方法，能够大规模地制备高质量的石墨烯，具有成本低、易操作、无污染、投资小等优势，完全符合上述产业化的原则。

目前用于石墨烯机械剥离的方法包括介质研磨剥离、超声剥离、水射流剥离、均质机剥离及气流粉碎机剥离等。其中介质研磨剥离是在介质的辅助

作用下，通过研磨的作用使石墨烯从石墨片的表面一层层剥离，通常使用的介质包括水、表面活性剂、插层剂、剥离剂等与石墨混合，采用研磨的方式将石墨片研磨剥离获得单层和少层石墨烯纳米片，但是在目前介质研磨剥离法中，用于研磨剥离的机械具有结构复杂，制造成本高，效率低下等缺陷。

因此，我们致力于研发出一种石墨烯制备剪切研磨系统。

【发明内容】

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种结构合理简单，生产速度快，效率高的石墨烯制备剪切研磨系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种石墨烯制备剪切研磨系统，包括至少一组剪切研磨设备，所述的剪切研磨设备包括有缸体，在所述缸体内设有剪切研磨腔，在所述缸体其中一端壁的一侧上开设有连通至剪切研磨腔的进料口，在该端壁的另一侧上开设有连通至剪切研磨腔的出料口，在所述缸体内设有作高速旋转动作的剪切研磨装置。

在进一步的改进方案中，所述的剪切研磨装置包括有呈左右分设于剪切研磨腔内两侧的第一叶轮和第二叶轮，以及设于剪切研磨腔外的分别带动第一叶轮和第二叶轮高速旋转的动力装置；所述第一叶轮和第二叶轮的旋转方向相反。

在进一步的改进方案中，所述的剪切研磨设备还包括有用于将液态混合材料经进料口泵入到剪切研磨腔内的泵入装置。

在进一步的改进方案中，包括有机架，以及并排依次设置于机架上的多组剪切研磨设备，从第二组剪切研磨设备始，剪切研磨设备的出料口与下一组相邻剪切研磨设备的进料口连通。

在进一步的改进方案中，所述的动力装置为高速电机。

在进一步的改进方案中，在所述第一叶轮和第二叶轮上均设有切削刃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：其通过将液态混合材料泵入到剪切研磨腔内，在两个逆向高速旋转叶轮的旋转剪切效应的作用下，被高速地、充分地剪切、研磨和搅拌，液态混合材料被剪切研磨剥离，从而获得单层和少层石墨烯纳米片，结构合理简单，制造成本低廉，生产速度快，效率高；此外，可组建多级剪切研磨设备组，从而实现流水线式生产。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

【附图说明】

图1 为本发明实施例的结构示意图；

图2 为本发明实施例中剪切研磨设备的结构示意图。

【具体实施方式】